碳點（CDs）作為一種相對新興的碳基材料，因其優良的光致發光特性、良好的生物相容性和低毒性而引起越來越多的關注，有利于其在傳感器、生物成像、光動力治療、給藥等領域的成功應用。

分子印跡聚合物（MIPs）是一種功能性和高交聯的材料，對目標化合物具有良好的識別性能、靈敏度和選擇性。由于MIPs具有結合位點多且選擇性強、制備簡便、在極端工藝參數下穩定性好等諸多優點，因此MIPs與CDs的結合在提高基于CDs的傳感器的靈敏度和選擇性方面引起了廣泛的研究興趣。

近期，新澤西理工學院Chaudhery Mustansar Hussain教授團隊綜述了MIPs涂層的綠光CDs用于環境、食品和生物樣品的環境友好型敏感傳感器的研究進展。該綜述介紹了CDs的綠光特性和合成方法，以及基于MIP涂層的綠光CDs傳感器在生物、食品和環境方面的應用，并以“Emerging trends in green carbon dots coated with molecularly imprinted polymers for sensor platforms”為題發表在Trends in Analytical Chemistry期刊上。

在環境應用方面，Li等人制備了在環境水和生物樣品中對萘普生具有選擇性的MIP涂層綠光CDs。該研究以檸檬酸為碳源，采用水熱法合成CDs。然后，通過溶膠-凝膠法將合成的CDs包埋到硅膠孔中，形成選擇性MIP層。將萘普生從交聯聚合物網絡中去除后，該綠色納米傳感器可選擇性檢測環境和生物樣品中的萘普生，檢測限為0.03 μM。該傳感器的線性濃度范圍為0.05 μM~ 4 μM。

圖1 CDs/MIP納米傳感器的制備及其對萘普生的傳感行為

Bhogal等人利用設計和制作的綠色CDs結合MIPs進行了環境水樣中三氯生的測定工作。為此，采用水熱法對橙汁的主要成分檸檬酸、果糖、蔗糖、葡萄糖和抗壞血酸進行炭化反應，抗壞血酸為CDs的合成提供了條件。然后，將介孔硅基MIP殼層包覆在綠色CDs表面（圖2）。制備的綠色納米傳感器對河水、自來水和污水中的三氯生表現出良好的傳感性能，檢測限為1.08 nM。

圖2 綠光CDs/MIP納米傳感器對三氯生的檢測及熒光猝滅機理研究

生物應用方面，Sun和同事開發了一種基于綠色CDs和選擇性MIP的熒光納米傳感器，在臨床樣本中對甲胎蛋白具有選擇性。以甲胎蛋白（AFP）為模板蛋白，n-異丙基丙烯酰胺和4-乙烯基苯基硼酸為pH敏感和熱敏功能單體，制備了具有乙烯基基團功能化的綠色CDs納米傳感器。另一方面，N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）和過二硫化銨（APS）分別作為引發劑和交聯劑（圖3）。所制備的熒光納米傳感器在10 ng/mL~ 100 ng/mL濃度范圍內表現出良好的線性傳感響應，檢測限為0.474 ng/mL。

圖3 基于CDs和MIP的目標蛋白AFP綠色納米傳感器的合成

Bhogal和同事進行了一項針對血清和尿液樣本中酮洛芬的綠色功能化CDs/MIP納米傳感器的制備工作。為此目的，將檸檬酸和N- β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷（AEAP）作為碳源和功能化試劑合成綠光CDs（圖4）。在最佳參數下，所制備的綠色納米傳感器對酮洛芬具有良好的傳感性能，且在0.039 μM~ 3.9 μM范圍內具有良好的線性響應，檢測限為0.01 μM。

圖4 酮洛芬綠色CDs/MIP納米傳感器的合成及傳感機理研究

在食品應用方面，在Wang等人的一項工作中，利用基于綠色CDs和MIP的納米傳感器對貝類和湖泊水樣中的軟骨藻酸進行了靈敏的測定。采用環境友好型水熱法，以檸檬酸為碳源合成綠光CDs。此外，為了更有效地對軟骨藻酸進行現場分析，研究人員設計制作了一種承載CDs/MIP納米顆粒的紙基傳感器，并在較短的時間（20 min）內對真實樣品中的軟骨藻酸進行了測定。所研制的綠色傳感器對貝類和湖泊水體中的軟骨藻酸具有良好的穩定性和識別能力，檢測限低（10 nM）。該傳感器的傳感響應在0.05 mM~ 5 mM之間呈現良好的線性關系。

圖5 （A）CDs/MIP的綠色合成過程；（B）軟骨藻酸的傳感機理

綜上所述，考慮到MIPs的非凡特性（即穩定性、可重復使用性、對目標化合物的高選擇性和親和力等）和綠光CDs的水溶性、光穩定性和低毒性等特點，基于MIP/綠色CDs的傳感器是強大而新興的系統之一，可以成功地應用于生物、食品和環境領域。

論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.trac.2023.117205